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持続可能なエネルギーの未来へ

持続可能なエネルギーシステムの課題に対応

世界人口は増え続けています。そして、エネルギーの需要がさらに急速に拡大しています。これは、持続可能なエネルギーシステムの4つの主要課題を示しています。それは、供給の安全性、手頃な価格、気候保護、資源効率です。成功するには創造力が不可欠です。

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The Energy Transition – Future is starting now!

ショートカット

エネルギー変換チェーン全体に必要な改善

持続可能なエネルギーシステムの課題に対応するためには、石油資源の利用から発電、送電、消費の改善に至るまでのエネルギー変換チェーン全体 に対して何らかの措置を講じる必要があります。

厳しい目標

持続可能なエネルギーシステムの運営をマスター

エネルギー効率化に向けた取り組みは、常に産業を推進する要となってきました。 そして、石油資源や再生可能な資源、発電電力のより効率的な利用に貢献する革新的なテクノロジーの実現において、飛躍的な進歩を可能にしてきました。それでも、未来の厳しい目標を達成する上で十分とは言えません。

明日のエネルギーシステムは、今日よりも温暖化ガスの排出量を大幅に抑える必要があります。これを実現するためには、再生可能エネルギー源が占める割合の大幅な拡大、変動する買取り量、かつてないほど小規模な発電プラントでますます分散化した発電に対応する必要があります。そのためには多数の異なる業者とテクノロジーが力を合わせ、新たなビジネスモデルによる複雑な電力供給システムを形成する必要があります。このため、エネルギー変換チェーンに沿ったハードウェアの各パーツや要素を改善するだけでなく、将来的にデジタライゼーションが、安定した持続可能なエネルギーシステムとその構成要素を運用していく上で鍵となるのです。

高レベルな専門家の意見をお聞きください。

Amory Lovins氏

対処困難な変化

Rocky Mountains Instituteのチーフサイエンティスト、Amory Lovins氏

世界のエネルギー市場の現在の動向を理解しようとする人は誰でも、Amory B. Lovins氏の言葉や思想を考慮に入れる必要があります。40年以上にわたり、Lovins氏は、エネルギー効率性およびクリーンエネルギー・ソリューションにおいておそらく世界で最も著名な権威としての名声を得ています。

コロラド州スノーマス近郊にある環境に配慮した建築として有名なAmory B. Lovins氏の自宅でインタビューが行われました。その中でLovins氏は次の様に述べています。「現在の電力公益企業と同様に、大きく様変わりした市場で石油企業が競争していくには、その資産、能力、そして最も困難なことに、その文化を活用する上で別の方法を考案する必要があります。」 「この市場の変化は、企業がほとんど想像もできないようなスピードで起こっており、それは、企業文化が簡単に対処できると思える速度をはるかに越えています。」

 

Amory Lovins氏のインタビュー

Richard Lancaster氏

「そのリスクを冒す余裕はあるでしょうか?」

CLP Holdings Limited(香港)のCEO、Richard Lancaster氏

 アジア最大級の電力公益事業会社のCEO、Richard Lancaster氏と、気候変動について、またエネルギー技術がその課題に対処できる状態であるかという点について対談を行いました。

 

「理想は、二酸化炭素の排出をなくすことです。しかし、それには非常に大きな変化が伴います。私たちには、その移行を推進するためのテクノロジーがあります。ただし、その移行を見てみると、いきなり完璧なソリューションにたどり着くというのはやはり不可能です。時間がかかりすぎてしまいます。

 

このため、ガス、原子力、再生可能エネルギーがますます必要となり、もっと効率的なエネルギー利用が必要となるのです。これらをすべて実施する必要があります」とLancaster氏は述べています。

 

Richard Lancaster氏のインタビュー

市場の多様化

エネルギーシステムの取り扱いが容易だったことは一度としてありません。しかし、デジタライゼーションの新たな可能性が浮上する中、持続可能なエネルギーシステムを管理することがさらに困難となっており、これからもその傾向は変わらないでしょう。それと同時に、新たな企業がこの市場に参入して利益を得る機会が大幅に増えていくことになります。


デンマーク工科大学(DTU)の電力およびエネルギーセンターの所長、Jacob Østergaard教授は、IT開発の主要な動向と、市場の関連企業に与える影響について語りました。

スマートなデジタル技術の新たな可能性

ますます多くの企業が市場に参入し、かつてないほど多くのデータを生み出すようになっています。例えば、大型のガスタービンは、気温や気圧、気流の経路、ガスの組成を毎秒ごとに測定しています。そして、未来のエネルギーシステムの安定した運営を可能にするためには、生産者、プロシューマー、消費者のそれぞれがスマートな方法でつながり合う必要があるのです。このため、デジタライゼーションの機会を活用する以外に道はありません。最新の分析方法では、このデータをインテリジェントに評価および活用することが不可欠となります。

インフォグラフィック

エネルギー情勢

発電方法が多様化し、絶えず変化し続ける中、配電や貯蔵、消費における新たな開発と相まって、エネルギーを取り巻く情勢はますます複雑化しています。例えば、多数の小規模な再生可能エネルギー生産者が、大手発電プラントの従来の図式を補完するようになっています。これは「スモールグリッド」と呼ばれ、変動する供給に対応します。エネルギー情勢の全体像とそこに存在する多くの相互依存性を見ていきましょう。

Energy Use

Saving energy and using it better

The cleanest energy is the energy that isn’t needed. There is a huge potential for energy conservation, especially in buildings, industry and transportation. Saving energy and using energy more efficiently are the two main factors involved in creating a sustainable energy supply for the future. This can be achieved by controlling energy consumption and integrating energy-saving products and solutions in buildings, industry and transportation.
Electric engines account for nearly two-thirds of the electric energy used in industry, for example for conveyor technology or pumps. With optimized solutions, the energy consumption of industrial drives can be lowered by up to 30 percent. Worldwide, about 40 percent of energy is consumed by buildings. Here too a lot can be achieved: through heat insulation and pumps, smart building technology, or efficient lighting.

40%
of the world's
energy is consumed
by buildings
21%
of greenhouse gas
emissions come
from buildings
Up to 40%energy savings can be realized through
Intellingent Building Automation

Energy Storage

Integration of renewable energy sources

Today’s energy mix leads to fast-changing imbalances between generation and load, impacting grid stability and power quality. Battery storage can act as an energy consumer as well as producer. This combination helps to improve grid stability and enable greater integration of renewable energy sources. Thus the grid can utilize more available energy.  

Alternative you can feed surplus power into an electrolyzer, which uses electricity to decompose water into hydrogen, and oxygen and generates heat. The obtained hydrogen can be stored and used to fuel a gas turbine and in several industrial processes.

Since the supply of power from wind is
irregular, power storage and converting
systems will be a necessity.
Battery StorageHydrogen Storage

Renewables

Infinite potential for sustainable energy

Wind, photovoltaik, small hydropower plants and biomass greatly contribute to meeting power demand and environmental awareness.  Especially offshore wind power plants with an installed generating capacity in the triple-digit megawatt range are already in operation and deliver great amounts of electricity with a high degree of continuity. But a growing number of onshore wind farms are being sited in regions with moderate to low wind speeds. Therefore we offer a new generation of wind turbines, which extract the maximum energy yield from low to moderate wind velocities.

Also solar energy has a great potential and is an inexhaustible energy source. As a long-term, reliable source of energy, the sun provides a huge annual amount of energy. Thanks to the technological advance of recent years and the development of the photovoltaics market, PV systems are now ready for large-scale production of electricity. And if we would like to turn water into energy small hydropower plants have proven to be a sustainable source of energy as well.

For example Germany. “In 2030, there will be 44,100 wind turbines along
with 3,000,000 photovoltaik systems.”

Central Power Generation

High-efficiency power generation

If clouds block the sun or the wind dies, power fluctuations must be balanced out quickly. Gas-fired power plants that can be started up quickly are ideal for this. Combined with a steam turbine, the world´s most efficient combined heat and power plant (CHP) from Siemens can convert approx. 61,5 percent of the energy from natural gas into electricity. Thanks to its CHP concept the overall fuel efficiency increases to 85 percent.

Bringing out the best:

World records at the
Lausward Unit “Fortuna”,
Duesseldorf

Power output
603.8 MW(el)
Plant net efficiency ~61.5 percentSteam extraction district
heating 300MW(th)

Financing

Intelligent financing solutions

When cities and buildings look for technologies to reduce their energy consumption, smart financing solutions are often needed to overcome the shortage of funds. When engineering and financing solutions come together, buildings can unlock huge energy saving potential – in consumption and in cost. A good example of this is Siemens' energy performance contracting for building technologies – a combination of consulting, modernization services and customized financing. With this, customers do not need to make any initial investment; they simply use the energy cost savings to pay the installments.

Worldwide, Siemens has modernized more than 5,200 buildings this way, with more than €1 billion in savings and more than ten millions tons of CO2 reductions.

generateSavingsfinanceInvestmentsSelf-financing
cycle

Energy performance contracting:
a self-financing cycle

Microgrid

Intelligent electricity networks

In the future, not only large plants but also millions of small and medium-sized power producers will feed electricity into the grid. More and more former consumers of energy are becoming producers as well. This fact, and the fluctuating feed-ins of renewable energy, make intelligent power grids necessary for power distribution. With “Smart Grids” like these, Siemens helps to achieve the right balance between electricity production and demand - throughout the world, and here in Germany.

5 times as much power
produced as consumed

The village of
Wildpoldsried produces
5 times more power from
renewable sources than it
consumes.

Natural Gas

A major backbone for the world’s power supply

Natural gas accounts for around 25% of the global energy demand. The proven reserves climb new highs, based on deep sea exploration and unconventional resources. As the cleanest fossil energy resource natural gas will continue to increase its share of the global energy mix, growing at 1.8% per year until 2035. Gas trade is primarily carried out as Liquefied Natural Gas (LNG) and by pipelines. Mission critical technology from Siemens makes the total process from production of gas via transportation to electrical power more safe and efficient.

Growing importance
of natural gas globally

Primary Energy (Share)Source: BP Energy Outlook 2016 (base case)

Power Transmission

Low-loss energy transmission

Should primarily be used where they occur in abundance: solar energy in sun-drenched areas and wind energy on the high seas. Therefore, long-distance networks must be further expanded, beyond national boundaries, using classic overhead lines, cables or gas-insulated lines. Besides classical high-voltage AC connections, high-efficiency power superhighways with high-voltage direct-current (HVDC) technology can be used for very long distances.

For example, in a HVDC Technology project in China, Siemens has shown that around 95 percent of the electricity makes it to the consumers, even over a distance of 1,400 kilometers and at a transmission capacity of 5,000 megawatts.

Delivering electricity right to where it is needed.

Power Distribution

Always well supplied

The requirements on power distribution and therefore on medium- and low-voltage grids are increasing continuously. Changing directions of power flow, load and voltage fluctuations, which are caused especially by the strongly growing number of power supplies from volatile power sources, e.g. photovoltaic/biogas plants and wind farms, make the distribution grids of today go to their capacity limits. The solution is an active distribution grid with intelligent transformer substations as key components. These contribute to an active load management in the distribution grid and enable an automatic and fast fault clearance in case of disturbances.

How to reduce mean down time from hours to seconds

Self-healing grid for Rotterdam harbor district Stedin, Netherlands

System restart in less
than a minute

Grid Control & Applications

Information technology is what we need to get the meter data and the consumption data into the system so that we can measure consumption and draw the necessary conclusions. Automation technology makes the meter data available for outage management and outage measurement in the grids. So this is where operations technology and information technology become one. The collected data is stored and analyzed, in the interests of stable and efficient power supply.

The enabling factor for all of Siemens’ cross-sectoral solutions is a smart grid that allows an intelligent energy management.

From Big Data to Smart Data
680,000,000
smart meters
are estimated to be installed globally
leading to 280
petabytes of data a year
storage capacity of
22,400,000
BluRay discs

Oil

Crude oil supply, the dominant primary energy source

Oil consumption is expected to grow and crude oil remains the dominant primary energy source for the next 20 years. Especially transport fuel is dominated by oil, its low relevance in electrical power generation will further decrease. Oil reserves are enough not at least thanks to exploration and production in deep sea regions and opening production from unconventional resources like oil sands. Furthermore, enhanced oil recovery technologies for mature fields enable to get more out of a field. Siemens innovative technology makes production, transportation and processing more efficient and environmentally compatible.

Global oil demand by sectormboe/d = million barrels of oil equivalent per day
  • Electricity generation
  • Resid./comm./Agriculture
  • Other industry
  • Petrochemicals
  • Transportation
Source: OPEC, World Oil Outlook 2015 (reference case)

スマートなテクノロジー

未来のエネルギーを形成する最先端のソリューション

現在と未来の両方で効率的かつ信頼性の高い電力供給を確保するために、シーメンスは最新鋭のコンプレッサー、タービン、発電機から、仮想発電プラント、インテリジェントなグリッド管理、革新的な貯蔵ソリューションに至るまで、多岐にわたる物理的およびデジタルの製品、テクノロジー、ソリューションを提供します。シーメンスは、その革新的なテクノロジー、製品、そしてソリューションにより、エネルギー供給にあるギャップを埋め、よりスマートな生産、送電、配電を実現します。

シーメンスは、お客様と協力してお客様が抱えるエネルギーシステムの要件を分析し、エネルギー変換チェーン全体にわたるお客様の課題に対応して構築したソリューションを開発します。シーメンスのポートフォリオには、経済効率と信頼性を兼ね備えた電力供給に対応するテクノロジーと専門知識が含まれ、資源の枯渇を解消し、気候保護を可能にします。仮想ショールームにて、概要をご覧ください。

製品概要

お客様に最適なシーメンス製品ラインナップ

シーメンスの製品は、エネルギーのあらゆる利用形態に応じた多様な発電、送電、配電に至るエネルギー変換チェーン全体を網羅します。こちらで弊社の専門知識やサービスの概要をご覧いただき、どんな可能性があるか発見してください。

エネルギーの動向とトピック

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Cheap renewables can provide easy access to affordable energy and avoid the causes of climate change at the same time. But how to store all this energy? One solution could be Green Ammonia – Our expert Ian Wilkinson explains you what this is and why it is useful. 

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